Trong quá trình vận hành các nhà máy xử lý nước thải, chúng ta xem xét dữ liệu hàng ngày: COD, NH3-N, TN, SVI, DO, v.v., nhưng “cảnh báo” sớm nhất thường không phải từ thiết bị mà là từ các vi sinh vật. Những người vận hành có kinh nghiệm thường không xem xét các báo cáo trong phòng thí nghiệm trước tiên mà nhìn vào kính hiển vi, bởi vì vi sinh vật không nói dối; "sự xuất hiện hay biến mất" của chúng trực tiếp cho bạn biết liệu hệ thống có hoạt động tốt hay không. Bài viết này phác thảo một cách có hệ thống các phương pháp xác định nhanh chóng các vi sinh vật phổ biến trong xử lý nước và ý nghĩa biểu hiện của chúng từ góc độ thực tế, thực hành, giúp bạn: đánh giá trước rủi ro của quy trình mà không cần chờ dữ liệu vượt quá tiêu chuẩn.
I. Tại sao Vi sinh vật có tầm nhìn xa hơn các chỉ số lý hóa?
Trong các hệ thống xử lý nước, các chỉ số hóa lý phản ánh “kết quả đã xảy ra”, trong khi những thay đổi trong cộng đồng vi sinh vật thường là “tín hiệu cho thấy vấn đề chỉ mới bắt đầu”. Ví dụ: nitơ amoniac có thể không quá mức, nhưng vi khuẩn nitrat hóa đã giảm đáng kể; SS nước thải có thể nằm trong giới hạn chấp nhận được, nhưng vi khuẩn dạng sợi đã bắt đầu xâm chiếm bề mặt. Bông vi khuẩn; dữ liệu trông bình thường, nhưng nhung mao bắt đầu co lại và trở nên tròn – đây đều là những dấu hiệu cảnh báo có thể nhìn thấy được.
II. Bốn loại vi sinh vật trong phương pháp xử lý nước và nhận dạng cơ bản
Các vi sinh vật được giám sát trong hệ thống xử lý nước thường được chia thành 4 loại: vi khuẩn (thành phần chức năng chính của hệ thống), động vật nguyên sinh (chỉ báo sinh học dòng đầu tiên{0}}nhạy cảm nhất), metazoa (dấu hiệu cho thấy độ ổn định của hệ thống cao) và tảo và nấm (các dấu hiệu bất thường hoặc ô nhiễm). Động vật nguyên sinh, động vật metazoa, bông cặn và vi khuẩn dạng sợi có thể được quan sát trực tiếp bằng kính hiển vi quang học; vi khuẩn đòi hỏi phương pháp nhuộm, nuôi cấy hoặc sinh học phân tử.
Nếu một "chuyên gia" trực tiếp kiểm tra "bùn" của bạn dưới kính hiển vi và nói rằng có vấn đề với vi khuẩn nitrat hóa, bạn có thể yêu cầu "chuyên gia" rời đi. Không thể quan sát trực tiếp vi khuẩn nitrat hóa và oxy hóa nitrit-dưới kính hiển vi.
III. Các phương pháp xác định vi khuẩn được sử dụng phổ biến nhất trong xử lý nước (theo thứ tự độ khó)
1. Cấp độ cơ bản: Kính hiển vi quang học 100~400x. Trực tiếp lấy dung dịch đã hỗn hợp từ bể sục khí hoặc chất lỏng chảy vào từ bể lắng thứ cấp và để yên trong 3 ~ 5 phút. 1. Phút: Chuẩn bị một phiến kính từ lớp trung gian của môi trường để quan sát trực tiếp hoặc nhuộm xanh methylene đơn giản. Có thể nhận dạng trực tiếp: động vật nguyên sinh, động vật đa bào, khối vi khuẩn, vi khuẩn dạng sợi và tảo.
2. Giai đoạn nâng cao (Đánh giá phụ trợ trong phòng thí nghiệm): Đặt một giọt nước vào giữa phiến kính, thêm một lượng rất nhỏ bùn hoặc môi trường nuôi cấy, và nhẹ nhàng trải đều để tạo thành một vết bôi mỏng, đồng đều (phải mỏng; vết bôi quá dày sẽ dẫn đến quá trình khử màu không hoàn toàn và dương tính giả). Để khô tự nhiên (không đun nóng). Đặt tiêu bản với mặt vi khuẩn hướng lên trên và nhanh chóng đưa qua lại trên ngọn lửa đèn cồn 2-3 lần (nếu không có đèn cồn thì có thể dùng bật lửa). Thêm tinh thể tím để che phủ hoàn toàn vết bẩn. Sau 1 phút, nhẹ nhàng rửa sạch bằng dòng nước chậm. Lúc này, toàn bộ vi khuẩn sẽ có màu tím. Thêm dung dịch iốt để che vết bẩn. 1 phút sau... Rửa sạch sau 30 phút. Nghiêng lam kính, thêm ethanol 95%, rửa bằng nước trong 10-20 giây, thêm safranin hoặc fuchsin cơ bản pha loãng, rửa trong 30-60 giây, thấm khô và quan sát dưới kính hiển vi.
Nhuộm gram có thể phân biệt giữa vi khuẩn Gram{0}}dương (G+) và Gram{2}}âm tính (G-) và hỗ trợ việc xác định vi khuẩn dạng sợi. Vi khuẩn gram{5}}dương (G+) có thành tế bào dày và có màu tím hoặc xanh đậm khi quan sát; Vi khuẩn gram-âm tính (G-) có thành tế bào mỏng hơn với màng ngoài và có màu đỏ hoặc hồng khi quan sát.
Trong quá trình vận hành dự án, chúng tôi không tiến hành các thử nghiệm để phân biệt G+ và G- mà để xác định nguồn gốc của các vấn đề trong quy trình. Trong trường hợp các chất gây ô nhiễm hoạt động... Trong hệ thống bùn, Gnaphalium và Thiofilaria chủ yếu là Gram{4}}âm (G−), thường tương ứng với lượng chất hữu cơ cao, lượng oxy hòa tan (DO) không đủ và hàm lượng lưu huỳnh trong nước thải quá cao; xạ khuẩn chủ yếu là vi khuẩn Gram{5}}dương (G+), thường tương ứng với nhiệt độ nước thấp, quá trình lão hóa bùn và phản ứng ở trạng thái rắn-rắn (SRT) quá dài. Hơn nữa, do tế bào G− có thành tế bào mỏng hơn nên chúng thường chết đầu tiên khi hệ thống phải chịu những cú sốc độc hại, trong đó vi khuẩn nitrat hóa (chủ yếu là G−) phải chịu gánh nặng.
Nhuộm gram không cần phải được thực hiện hàng ngày. Nó có thể được sử dụng như một công cụ chẩn đoán phụ trợ khi quan sát thấy bùn dạng sợi bị phồng lên, quá trình nitrat hóa đột ngột, nghi ngờ có sốc độc hại hoặc hoạt động bất thường ở nhiệt độ thấp vào mùa đông.
Hai phương pháp trên đều đơn giản và phù hợp với các nhà máy xử lý nước. Ngoài ra còn có các phương pháp phức tạp hơn, chẳng hạn như nhuộm 16S rRNA. Giải trình tự, FISH, đo tế bào theo dòng chảy, v.v. chỉ phù hợp cho nghiên cứu và không được khuyến khích sử dụng trong vận hành dự án.
IV. Vi khuẩn: “Bộ khung hệ thống” quyết định khả năng xử lý
1. Flocs: Chỉ số chính về tính ổn định của hệ thống
Vi khuẩn tạo bông-là chất mang cốt lõi của bùn hoạt tính. Đặc điểm hình thái của chúng bao gồm cấu trúc dạng bông hoặc cụm-giống như cục, được bọc trong một quả nang dính, có cầu khuẩn dày đặc hoặc trực khuẩn ngắn bên trong.
Nếu cấu trúc bông bùn nhỏ gọn và các cạnh nhẵn, điều đó cho thấy hoạt động bùn cao, kết bông và lắng tốt, khả năng loại bỏ COD và NH3-N mạnh. Nếu cấu trúc lỏng lẻo, các cạnh gồ ghề và dễ bị vỡ, điều đó cho thấy bùn đã bị lão hóa hoặc bị nhiễm độc, nguy cơ bị đóng cặn cao và khả năng cao SS vượt quá tiêu chuẩn trong nước thải.
2. Vi khuẩn dạng sợi: Quá trình "gây rối" phổ biến nhất
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Văn bản không rõ ràng - có khả năng liên quan đến vi khuẩn:] Sự hiện diện của vỏ bọc và khả năng di chuyển cho thấy tải lượng hữu cơ cao và không đủ oxy hòa tan (DO). Các hạt chứa G-lưu huỳnh-, có vẻ sáng bóng dưới kính hiển vi, cho thấy hàm lượng lưu huỳnh cao trong nước thải hoặc điều kiện yếm khí. Xạ khuẩn phân nhánh G-cho thấy nhiệt độ nước thấp hoặc bùn lão hóa.
3. Vi khuẩn chức năng: “Động cơ” của quá trình khử nitrat.
Vi khuẩn nitrat hóa chủ yếu là vi khuẩn gram âm (gần như hoàn toàn là vi khuẩn gram âm), trong khi vi khuẩn khử nitrat cũng chủ yếu là vi khuẩn gram âm, nhưng vi khuẩn gram-dương cũng có thể tham gia.
V. Động vật nguyên sinh
"Chỉ số sinh học" quan trọng nhất cho hoạt động và bảo trì tuyến đầu. Động vật nguyên sinh ăn vi khuẩn và các mảnh vụn hữu cơ và cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi của môi trường, khiến chúng trở thành sinh vật chỉ thị thích hợp nhất để kiểm tra bằng kính hiển vi thông thường.
Các động vật nguyên sinh khác nhau tương ứng với các điều kiện hoạt động khác nhau. Trùng roi xuất hiện trong quá trình-khởi động quá trình, lượng nước chảy vào cao và chất lượng nước kém; amip xuất hiện khi chất lượng nước biến động. Quan sát thấy nồng độ oxy hòa tan (DO) lớn, thấp và chất lượng keo tụ kém. Các ớt bơi lội (chẳng hạn như Paramecium) xuất hiện trong giai đoạn chuyển tiếp. Các loại ớt ít vận động (như Vorticella và Cyclocarya) xuất hiện khi hệ thống ổn định và chất lượng nước thải tuyệt vời. Tuy nhiên, nếu đĩa miệng của Vorticella co lại và cơ thể trở nên tròn trịa thì đây là tín hiệu rất nguy hiểm, báo hiệu tình trạng ngộ độc vi sinh vật hoặc thiếu DO và quá trình này sắp gặp trục trặc. Siphonophores chỉ dồi dào khi chất lượng nước tuyệt vời và hệ thống đã trưởng thành.
VI. Metazoa: Dấu hiệu của hệ thống “Rất ổn định”
Luân trùng xuất hiện khi quá trình này ổn định trong thời gian dài, nhưng số lượng luân trùng quá nhiều cho thấy bùn đã lão hóa và tải lượng hữu cơ thấp. Tuyến trùng không có ý nghĩa biểu hiện rõ ràng với số lượng nhỏ, nhưng số lượng lớn cho thấy điều kiện yếm khí, tích tụ bùn hoặc sốc độc. Một số lượng lớn giun rung và giun tubifex cho thấy tình trạng yếm khí nghiêm trọng và sự thối rữa của bùn, đây là tín hiệu mức độ tai nạn trong quá trình. KHÔNG.
VII. Tảo và Nấm: Dấu hiệu cảnh báo về sự bất thường và ô nhiễm
Một lượng nhỏ tảo có thể bổ sung lượng oxy hòa tan (DO); một lượng lớn nấm cho thấy độ pH đầu vào thấp, hàm lượng đường cao, bùn bị lão hóa và nấm cạnh tranh chất dinh dưỡng với vi khuẩn, dẫn đến các bông cặn lỏng lẻo.
VIII. Mô hình kế vị vi sinh vật: Quan trọng hơn "Loài đơn lẻ"
Trình tự diễn thế vi sinh vật điển hình (quy trình từ khi bắt đầu{0}}lên → ổn định → vận hành chất lượng cao-): Nếu vi sinh vật thành công theo thứ tự "flagellate → sarcoptera → lông mao bơi → lông mao không cuống → giun hút → luân trùng," điều đó cho thấy hệ thống đang được cải thiện; nếu sự kế thừa bị đảo ngược, nó cho thấy hệ thống đang xuống cấp.
IX. Những đề xuất thiết thực cho việc vận hành và bảo trì tuyến đầu
Tại đầu ra của bể sục khí hoặc đầu vào của bể lắng thứ cấp, quan sát ở độ pha loãng 100x trước, sau đó là độ pha loãng 400x. Trong thời gian ổn định, quan sát mỗi ngày một lần; trong thời kỳ bất thường, tăng lên 2-4 lần mỗi ngày. Nhuộm gram chỉ nên được sử dụng một lần, trong trường hợp điều kiện thời tiết khắc nghiệt, nâng cấp hệ thống hoặc khi thêm nguồn nước mới vào hệ thống.
Kết luận: Những người thực sự hiểu về xử lý nước cuối cùng sẽ quay lại với kính hiển vi. Khi bạn có thể sử dụng vi sinh vật để xác định xem vấn đề nằm ở đơn vị nào-dù đó là vấn đề về tải trọng, vấn đề về oxy hòa tan (DO) hay sốc độc hại-và liệu có cần can thiệp sớm hay không thì bạn không còn là người vận hành "được dẫn dắt bởi dữ liệu" nữa mà là người thực sự kiểm soát quá trình.
Vi sinh vật là ngôn ngữ trung thực nhất của hệ thống xử lý nước.